Test des Core i9-9900K, i7-9700K et i5-9600K : Intel attaque Ryzen !

Intel Strikes Back

AMD chatouille Intel depuis un moment maintenant, notamment avec ses processeurs grand public à huit coeurs. Intel veut mettre fin à cette position, et lance les Core i9-9900K et i7-9700K, à huit coeurs avec et sans HyperThreading. Intel en profite pour lancer également le 9600K, un CPU 6 coeurs sans HT, mais aux fréquences supérieures à celles du 8600K. Ces CPU reviennent aussi à la soudure entre le die et l’IHS, qui va permettre de réduire leur température. Voilà beaucoup de chose à vérifier dans les pages qui suivent, en nous concentrant notamment sur le 9900K, désigné comme le « processeur gaming le plus rapide du monde » par Intel.

Patienter avant le 10 nm

Qu’on en soit bien conscient : à l’heure actuelle dans les plans d’Intel, nous aurions dû tester des processeurs gravés en 10 nm. Mais les retards d’Intel sur cette gravure nous ramène à des processeurs gravés en 14 nm++, le procédé le plus avancé d’Intel actuellement. La disponibilité réelle de ces processeurs semble complexe, et nous ne sommes pas très optimistes sur leur présence chez les revendeurs, et donc sur le respect de leur prix officiel.

Pas grand chose à signaler côté nouveauté pour ces processeurs, excepté l’arrivée de l’AVX 2, qui devrait proposer des performances supérieures une fois que les applications seront optimisées pour ces nouvelles instructions. Dernière chose : ces processeurs peuvent désormais gérer jusqu’à 128 Go de mémoire vive, toujours sur deux canaux, grâce à des barrettes à double capacité.

Intel promet de ne pas bouger du TPD annoncé de 95 W, soit identique à celui des processeurs à 6 coeurs précédents. Nous le vérifierons dans ce test. En revanche, avec deux coeurs de plus, Intel semble avoir compris la nécessité de passer à une soudure métal entre le die et l’IHS. Nous expliquerons pourquoi.

Les fréquences annoncées sont dépendantes du nombre de coeurs en charge sur le processeur. Intel avait arrêté de communiquer sur les différentes fréquences par coeurs, mais la concurrence oblige le géant à être plus coopératif pour bien faire comprendre ses produits. Voici les fréquences Boost précises que nous avons pu connaître chez Intel :

Le 9900K peut donc tenir les 5 GHz sur deux coeurs, ce qui est assez impressionnant pour un processeur octocoeur. Il peut aussi tenir tous ses coeurs à 4,7 GHz. Le 9600K s’incruste entre le 8700K et le 8600K, avec des fréquences intermédiaires.

Notez que ces nouveaux processeurs sont compatibles avec les précédentes cartes mères série 300 d’Intel, mais que les overclockeurs devront tout de même considérer l’achat d’une carte mère Z390, dont l’étage d’alimentation a été renforcé, au moins sur les modèles haut de gamme. Nous avons testé notre modèles avec cette carte mère MSI MEG Z390 Godlike très haut de gamme, qui a tenu toutes nos tortures sans problème en overclocking, à condition d’avoir une solution de refroidissement adaptée !

Overclocking, architecture et config de test

Overclocking, Rounds One and Two

Dans nos labos américains, nous avons pu overclocker notre processeur 9900K à 5 GHz sur tous les coeurs, avec une tension de 1,33 V (LLC 4 activé), avec un offset à -2 pour l’AVX (soit 4,8 GHz). La RAM tournait à 3466 MHz en 14-14-14-34. Dans cette situation, nous vous prévenons avant même de le montrer dans les pages suivantes : le refroidissement sera crucial, pour le CPU surtout, mais aussi pour les VRM de la carte mère. Le CPU montait à 85°C sans AVX avec un gros watercooling Corsair H115i v2, et une charge AVX à 5 GHz montait trop haut en température (d’où l’offset). A 4,8 GHz avec AVX, le processeur s’est stabilisé à 95°C au bout de 3 heures de Prime95.

Dans nos labos allemands, notre processeur était de moins bonne qualité. Il nous a fallu une tension de 1,435 V pour atteindre les 5 GHz de manière stable dans tous nos tests, mais grâce à un refroidissement réfrigéré à 20°C, nous avons gardé les 5 GHz pour l’AVX pendant nos tests.

Architecture

Intel n’a pas partagé beaucoup de détails sur les changements dans l’architecture Coffee Lake Refresh de ces processeurs. On aura le même ring bus pour interconnecter les huit coeurs et la mémoire cache du CPU.

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Ce ring bus est l’ancienne interconnexion, et Intel propose aussi l’architecture mesh pour interconnecter plus de coeurs dans ses processeurs plus avancés, notamment le Core i9-7820X à huit coeurs aussi. Intel a reconnu que cette architecture mesh affiche des performances moindres dans les jeux et certaines applications classiques de bureau, mais elle semble bien plus efficace pour connecter un grand nombre de coeurs. Pour huit coeurs seulement, le ring bus semble largement suffisant.

MEG Z390 Godlike

Nous avons utilisé la carte mère MSI MEG Z390 Godlike dans nos tests. Cette carte très haut de gamme est extrêmement chère, mais elle a permis de tenir le coup pendant nos séances d’overclocking grâce à un étage d’alimentation CPU renforcé à 18 phases. Notez qu’elle est aussi livrée avec un riser pour SSD M.2 une carte de streaming HDMI, et un circuit audio intégré très travaillé, avec DAC.

Bench : VRMark et 3DMark

Nous ne sommes pas vraiment amateurs des tests synthétiques, mais pour un CPU, les épreuves de 3DMark ont le mérite de montrer la puissance brute de chaque processeur, avec une optimisation maximale à la fois pour les fréquences et le multithreading.

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Le 9900K s’impose logiquement avec ses 16 threads et ses fréquences élevées, même sans overclocking. Les scores sont ici rigoureusement alignés sur le nombre de coeurs et les fréquences. Ce n’est pas réaliste, mais ça montre le potentiel réel maximal du CPU. Toutefois, dès qu’on touche à un test plus pratique, VRMark, on voit que la théorie n’est pas la pratique : ce test semble ne pas trop aimer l’HyperThreading, avantageant ainsi les 8600K, 9600K et 9700K.

Bench : AotS: Escalation et Dawn of War III

Ashes of the Singularity: Escalation

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Ashes of the Singularity: Escalation est une véritable démonstration technologique, à la fois pour Intel, mais aussi pour AMD et les GPU en DirectX 12 et Vulkan, les API derniers cri du moment. On voit bien ici que le multithreading est très bien pris en charge dans ce jeu, avec un avantage aussi pour la fréquence. Notez que le Ryzen 7 2700X overclocké s’en sort très bien bien malgré ses fréquences inférieures à 4,2 GHz. On voit aussi que le 9600K se démarque du 8600K grâce à ses 200 MHz de plus en charge multicoeur.

Warhammer 40,000: Dawn of War III

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Les 9700K et 9900K prennent l’avantage par leurs fréquences dans ce jeu, mais pas de quoi rendre le 8700K obsolète, surtout en overclocking. Le 9600K ne parvient pas non plus à faire oublier le 8600K, et se retrouve au niveau du 2700X d’AMD.

Bench : Civilization VI, CPU et GPU

Civilization VI : test CPU

Le test d’intelligence artificielle de ce jeu mesure les performances du PC dans un jeu de stratégie au tour par tour. Il s’agit des performances CPU, ce qui favorise encore les performances par coeur, et donc la fréquence. Les processeurs Intel sont donc en position dominante.

Civilization VI : GPU

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Côté performances GPU cette fois, la hiérarchie ne change pas. Le jeu peut exploiter plusieurs coeurs, mais les écarts sont surtout causés par les fréquences. Bizarrement, le 9700K prend l’avantage, même sans overclocking, certainement car le jeu panique un peu en présence de trop de threads disponibles, avec HyperThreading.

Bench : Far Cry 5 et GTA: V

Far Cry 5

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Encore une fois, on constate que si ce jeu profite bien de la fréquence des processeurs, le multithreading semble peser sur les performances chez les processeurs avec HyperThreading. On le voit notamment avec les résultats au 99^e percentile des 9600K et 9700K, plus élevés que ceux du 9900K overclocké.

Grand Theft Auto V

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Ce jeu est assez dépendant du processeur dans son test intégré. Ici, on voit que la fréquence domine encore dans les performances finales, mais que l’HyperThreading semble encore peser sur les performances : le 9700K sans HyperThreading s’en sort mieux que le 9900K avec HT, malgré des fréquences inférieures.

Bench : Hitman et Shadow Of War

Hitman

Ce test n’avait plus aucune utilité depuis un dernier patch qui bloquait les performances à 90 ips. Nous avons restauré la version précédente pour avoir des résultats non bridés.

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Encore une fois, on constate que le 9700K sans HyperThreading est plus rapide que le 9900K avec HT dans ce jeu. La fréquence ne change pas grand chose à ce constat. Dans la même logique, le 9600K sans HT se retrouve devant le 8700K avec HT.

Middle-earth: Shadow Of War

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Ce jeu est particulièrement lourd pour le GPU, donc les différences sont ici mineures entre tous les CPU comparés.

Bench : Project CARS 2

Project CARS 2

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Dans ce jeu, le multithreading est mieux pris en charge, et le 9900K reprend ainsi sa couronne, mais aussi grâce à sa fréquence. Notez les piètres performances du 9600K, qui se retrouve derrière le 8600K pour une raison inconnue (résultats confirmés suites à plusieurs tests).

Bench : bureautique

Adobe Creative Cloud

Cette suite de test bureautique est, comme d’habitude, plutôt sensible à la puissance IPC des coeurs, et donc à la fréquence, et moins au multicoeur.

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Le 9900K domine effectivement grâce à ses fréquences, mais le 9700K se révèle un très bon compétiteur, pas du tout désavantagé par son manque d’HyperThreading dans ce type de test.

Navigateur Web

Le test Kraken mesure les performances JavaScript dans tout type d’activité (audio, imagerie, chiffrement). Encore une fois, la performance monocoeur règne en maître dans un navigateur. A tel point que la fréquence Boost sur un seul coeur est particulièrement importante (ce qu’on constate avec le Ryzen 7 2700X en Boost à 4,3 GHz). Les processeurs Intel on logiquement l’avantage dans ces tests.

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PCMark 10, applications

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Dans ces tests, les activités non multicoeur sont à l’avantage des processeurs les plus haut en fréquence, Intel est donc en tête. Remarquez toutefois l’excellente performance du Ryzen 7 2700X dans une activité d’édition d’images, fortement multithreadée. Le potentiel d’AMD est là !

Rendering, Encoding & Compression

Rendu

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Cinebench est une des activités les plus favorables au Ryzen 7 2700X, qui permettait d’éclipser Intel jusqu’à présent. Mais le 9900K, fort de ses deux coeurs de plus, et de ses haute fréquences, reprend l’avantage de manière quasi-proportionnelle à l’augmentation de fréquence. Même constat dans majorité des autres tests. On peut clairement dire que le 9900K reprend la tête dans ce domaine, tout en assurant le rôle de chauffage central, ce qui est finalement assez écolo.

Encodage, compression

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Nos tests de compression et décompression ne dépendent pas de la rapidité du stockage de la machine, car ils fonctionne sur des données mises en RAM. Intel reprend encore la tête dans ces tests fortement multithreadés dans lesquels le Ryzen 7 2700X se fait plaisir. AMD va devoir continuer la course au nombre de coeurs !

Il est assez intéressant de remarquer le score impressionnant du Core i9-7820X dans le test Y-Cruncher, alors que ce processeur se fait très discret dans tous les tests précédents. C’est parce que ce CPU possède deux unités AVX 256 bits FMA par coeur, qui opèrent parallèlement. Dans ce test, le 9900K aux fréquences d’usine fait mieux qu’en mode overclocking, car l’offset le limite à 4,8 GHz en AVX, alors qu’il peut monter à 5 GHz sur deux coeurs sans overclocking.

Bench : station de travail, rendu

Ce type d’activité peut être considéré comme une niche par beaucoup, mais il est particulièrement intéressant dans nos tests. Très peu de ces programmes sont optimisés pour le multicoeur, et se reposent donc surtout sur la puissance brute IPC (instruction par cycle) de chaque coeur. Certaines applications tirent toutefois parti de plusieurs coeurs.

AutoCAD est un premier exemple : en design 2D pur, un seul coeur est utilisé, alors qu’en 3D, le programme peut tirer efficacement parti de quatre coeurs. Le 9900K domine clairement la partie, mais le 8700K n’est pas totalement largué, surtout une fois overclocké.

Cinebench profite autant du nombre de coeur que de la puissance IPC et donc de la fréquences. La hiérarchie reste ici la même, plutôt logique. C’est un des rares tests de ce type qui permet de donner clairement l’avantage au 9900K face au 8700K.

SolidWorks et Creo sont très dépendants de la puissance d’un coeur, et donc de la fréquence, ce que montrent bien les deux graphiques suivants, où le 9900K ne surpasse le 8700K que de peu, grâce à sa fréquence.

Catia et Maya se trouvent limités par la carte graphique dès que les processeurs affichent une puissance IPC suffisante, et ce malgré notre NVIDIA Quadro P6000 très puissante.

Même si ce test Blender se repose sur OpenGL et le GPU, il nécessite aussi de la puissance CPU. Mais guère plus de quatre coeurs sont utilisés par l’application, qui va donc surtout dépendre des capacités IPC des processeurs. On retrouve donc toujours la même hiérarchie à l’avantage clair d’Intel, qui monte plus haut en fréquence.

Même constat pour 3ds Max, qui nécessite aussi de la puissance GPU, mais demande surtout de la fréquence côté CPU, sans multithreading.

Dans ce type de tests peu multithreadés ou la fréquence est plus importante que le nombre de coeurs, le 9900K ne parvient pas spécialement à se démarquer face au 8700K, et parfois même face au 7700K.

Bench : station de travail, calcul

Dans ce test Solidworks, c’est encore la fréquence CPU qui domine, sans grand apport du multicoeur.

Toutefois, dès qu’on se repose sur le CPU pour ce test Blender optimisé Ryzen, le 9900K reprend ses droits, à condition d’être bien refroidi car tous ses coeurs vont turbiner au maximum. Le 2700X se défend forcément bien dans ce test, mais il est surpassé par la fréquence du Core i9.

Une fois n’est pas coutume, le Ryzen écrase ses adversaire dans ce test fortement axé sur le CPU, ce qui laisse imaginer un fort potentiel avec quelques optimisations dans les autres applications. Même le 9900K overclocké à 5 GHz ne parvient pas à surpasser le Ryzen, ce qui est encore plus impressionnant, alors que le nombre de coeurs démarque les autres processeurs nettement (le 8700K est à la traîne).

Le Ryzen est encore clairement dans la course dans ce test aussi axé sur le CPU, et fortement multithreadé. Néanmoins, le Core i9 reprend l’avantage avec ses fréquences plus élevées.

Creo revient à la puissance brute IPC du processeur, et pas au nombre de coeurs. Du coup, on se retrouve avec une hiérarchie conditionnée par la fréquence des CPU.

Luxrender permet à la fréquence et aux nombre de coeurs de former une alliance explosive. Et à ce petit jeu, le 9900K sort gagnant grâce à ses 8 coeurs à 4,7 GHz en charge. Notez toutefois que le Ryzen 2700X est encore en embuscade, surpassant le 8700K overclocké grâce à ses deux coeurs supplémentaires.

En bref, pour ce type d’activité, il n’y pas vraiment de raison de se procurer un 9900K si vous avez déjà un 8700K, à moins que vous faisiez du rendu toute la journée. Mais si c’est le cas, vous opterez certainement pour une vraie station de travail plus musclée encore !

Consommation

Mesurer la consommation d’un CPU est toujours un peu délicat, mais si nos mesures à la prise EPS 12 V de la carte mère (alim CPU) et les valeurs des capteurs internes de la puce concordent, en comptant la perte au niveau des transformateurs de tension, on peut dire que la mesure est relativement fiable. C’est pourquoi nous préférons encore rester sur la consommation du package CPU, pour éviter l’influence de la consommation des différentes cartes mères. Les valeurs rapportées par le contrôleur PWM sont très fiables pour une moyenne de mesures sur plusieurs minutes.

Repos

Au repos, le 9900K, overclocké ou pas, se comporte presque de la même manière. Notez que la consommation élevée de notre Ryzen 5 2600X est clairement due à notre échantillon de mauvaise qualité. Nous en voulons pour preuve la consommation du 2700X, beaucoup moins élevées avec deux coeurs de plus.

Travail mixte bureautique

Nous testons la consommation moyenne du CPU en travail CAD, qui est de la bureautique professionnelle relativement lourde. La puce se maintient à un très bon niveau pour un processeur à huit coeur. Toutefois le CPU reste un peu gourmand à cause de sa tension relativement élevée pour maintenir une bonne stabilité dans ce type de travaux. Le 2700X, à huit coeurs aussi, est nettement plus économe.

Jeu vidéo

Le processeur est dans le haut du tableau, encore une fois bien plus gourmand qu’un Ryzen 2700X. Toutefois, il ne consomme guère plus qu’un 8700K et qu’un 7700K, alors qu’il possède respectivement deux et quatre coeurs de plus. Un test sur Assassin’s Creed Origins montrait 20 W de plus, mais ce jeu est actuellement très mal optimisé pour le CPU.

Torture avec AVX

Dans cette situation extrême, le CPU explose forcément sa consommation, mais il explose surtout son TDP, même sans overclocking. Et ce constat ne se fait pas seulement sous Prime95 avec AVX, mais aussi dans des situations beaucoup plus réalistes : 137 W (232 W OC) sous Cinebench, 145 W (241 W OC) sous Blender, et plus de 120 W (198 W OC) avec Creo, Solidworks, etc.

Même sans overclocking, à 4,7 GHz sur tous les coeurs, le 9900K poussera un watercooling AiO dans ses retranchements. Un overclocking nécessitera une dissipation plus puissante encore. Le refroidissement à air semble très compromis. Certes, nous avons appliqué une tension élevée au CPU en overclocking, mais c’était indispensable pour obtenir une réelle stabilité. Nous ne croyons pas vraiment aux overclockings à plus de 5 GHz sous les 1,4 V de tension, à moins d’avoir touché à la loterie un CPU de qualité exceptionnelle.

Courbes de consommation

Pour vous faire une idée plus précise du comportement du 9900K, voici ses courbes de consommation sur le temps. Notez que tout nos tests de consommation on été effectués sous watercooling réfrigéré (Alphacool Chiller). Les courbes suivantes sont celles du CPU aux fréquences d’usines, sans overclocking.

Températures

Nous avons testé le 9900K exactement comme le 8700K : même waterblock, même système de réfrigération de l’eau à 20°C (Alphacool Chiller), même pâte thermique Thermal Grizzly (en même quantité de 0,15 gramme), pour pouvoir comparer les températures des deux processeurs à une même charge. Afin bien sûr de comprendre l’avantage de la soudure face à la pâte thermique interne.

Tout d’abord, il faut préciser qu’il reste une inconnue dans cette comparaison : les deux processeurs affichent exactement la même épaisseur, et on ne sait pas si la capsule IHS arbore aussi la même épaisseur. Le die du 8700K était relativement éloigné de l’IHS, avec une bonne couche de pâte thermique interne. On imagine que ce même espace est cette fois comblé par une même épaisseur de soudure métal au sein du 9900K. Très probablement du moins.

Pâte thermique classique contre soudure à l’indium

Le 8700K monte à 160 W en torture sous Prime95, nous avons donc réglé le 9900K pour atteindre cette même valeur. On voit clairement que le 9900K s’en sort beaucoup mieux que le 8700K grâce à sa soudure métal : il se maintient à seulement 57°C, alors que le 8700K est à 75°C (on rappelle qu’on est sur un watercooling à 20°C). La différence monte donc à 18°C, ce qui n’est pas négligeable, et ce qui correspond presque exactement au gain de température d’un 8700K dont la pâte thermique interne est remplacée par une pâte thermique métal.

Fuites de courant à différente températures

Nous avons ensuite testé deux solutions de refroidissement pour voir comment le 9900K réagissait, en termes de température, mais aussi en termes de leakage, des fuites de courant qui pourraient le faire consommer un peu plus à haute température. Nous avons cette fois laissé le 9900K aux fréquences d’usine, en torture sous Prime95, en utilisant notre watercooling réfrigéré Chiller et un simple watercoling tout-en-un Corsair H110i.

Avec le Chiller, le CPU se maintient à 63°C (ce qui est déjà plutôt élevé). Mais avec le watercooling AiO, les températures montent à 90°C, sans overclocking on le rappelle (mais avec l’AVX en charge). Sans AVX, l’écart de 27°C entre les deux solutions de refroidissement ne bouge pas.

Mais c’est surtout la consommation qui nous intéresse ici. Le CPU consomme 229 W en moyenne à 90°C sous watercooling AiO, et 205 W en moyenne sous Chiller, à 27°C de moins. Une différence de 24 W qui montre une fuite de courant présente à très haute température. Une fuite qui ne commence à apparaître que lorsque la puce dépasse les 80°C, selon nos tests. Soyez donc bien prévenus : une température plus basse, c’est aussi une consommation plus basse. Seconde conclusion : on déconseille fortement l’utilisation d’un dissipateur à air sur le 9900K, même sans overclocking…

Perfs moyennes, perfs-prix et conclusion

Performances moyennes et rapport performances-prix

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Conclusion

C’est presque habituel aujourd’hui, les lancements de produits, CPU ou GPU, ne sont pas vraiment suivis par une disponibilité réelle sur le marché. Au mieux, les produits sont disponibles, mais leur rareté font monter les prix, et il est devient très difficile pour nous de conclure en fonction des tarifs, surtout que nous écrivons avant le lancement officiel sur le marché…

Dans le cas du Core i9-9900K, mais aussi des Core i7-9700K et i5-9500K, nous pensons que la rareté va aussi corser les prix. Mais c’est aussi le cas des processeurs 8700K et précédents ! C’est donc surtout face à Ryzen, aujourd’hui disponibles à des prix raisonnables, que les nouveaux processeurs Intel vont devoir faire leurs preuves.

Ça chauffe pour Intel

Le Core i9-9900K est une vraie chaudière, bien gourmand en énergie. Il faudra une système de refroidissement très poussé pour le discipliner en overclocking, et même sans overclocking, le refroidissement à air nous semble peu adapté. Avec le bon équipement, profiter de huit coeurs à 5 GHz peut-être un vrai plaisir, forcément, avec des performances de pointe dans tout type d’applications. Mais qui en aura réellement besoin au regard de la facture finale de la configuration, surtout que les deux coeurs de plus seront très peu remarquables exceptés dans de rares applications parfaitement multithreadées.

Dans les jeux, le Core i7-9700K s’en sort souvent très bien car certains jeux ne semblent décidément pas apprécier l’HyperThreading sur huit coeurs. Nous n’avons pas pu tester ce processeur plus en détail pour l’instant, mais ses premiers résultats sont intéressants. Attention toutefois, il faudra aussi un gros refroidissement pour en tirer parti. Quant au 9600K, il semble ne présenter un intérêt qu’en overclocking, afin d’atteindre plus facilement de hautes fréquence sans avoir à décapsuler le processeur.

Les limites du 14 nm

Une impression nous semble bien claire ici : ces processeurs à huit coeurs sont à la limite des capacités de la gravure en 14 nm d’Intel, même dans sa version améliorée 14 nm++. Il sera difficile de faire plus, et Intel est aujourd’hui condamné à régler ses problèmes de rendement avec le 10 nm pour progresser dans ses processeurs.

Difficile de conseiller ce processeur à quiconque, car il se trouve dans un no man’s land de l’offre, et va trouver des clients uniquement chez certains passionnés et overclockeurs acharnés. Nous examinerons les 9700K et 9600K plus précisément par la suite, afin de voir si leur capacité d’overclocking est plus facile à gérer (au niveau thermique), et si leur tarif se montre plus attrayant.